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Rohrschiebersteuerung für Kolbenverdichter Ein- und Auslaß ist bei
Kolbenverdichtern bereits durch Rohrschieber gesteuert worden, die von einem Exzenter
aus über Gestänge zwangsläufig angetrieben wurden. Bei dieser Steuerung treten,
wenn die Verdichter mit hohen Drehzahlen laufen, durch die Masse der Gestänge Beschleunigungskräfte
auf, die sich nachteilig auf die Steuerung selbst und ihre Gestaltung auswirken.
Eine Regelung der Fördermenge des Kolbenverdichters ist bei dieser bekannten Steuerungsart
nicht möglich.
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Nach der Erfindung ist die Steuerung des Ein- und Auslasses und die
Regelung der Fördermenge mittels eines einzigen Rohrschiebers dadurch erzielt, daß
der Antrieb des den Ein- und Auslaß steuernden Rohrschiebers entgegen der Wirkung
einer Feder durch Nocken erfolgt, die auf einer längs verschiebbaren Welle angeordnet
sind. Es läßt sich dann der Rohrschieber zentral auf dem Zylinderkopf anordnen,
und der Nocken kann unmittelbar auf den unter der Wirkung der Gegenfeder stehenden
Antriebsschaft wirken.
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Dadurch sind alle Gestänge zwischen dem Nocken und dem Rohrschieber
in Fortfall gebracht, so daß die schädlichen Massenbeschleunigungen
vermieden
sind. Zur Regelung der Fördermenge, die bekanntlich bei einem Kolbenverdichter dadurch
erfolgt, daß bei dem Verdichterhub der Einlaß früher oder später geschlossen wird,
ist lediglich eine Längsverschiebung der Nockenwelle erforderlich, so daß zur Steuerung
des Einlasses, der Fördermenge und des Auslasses nur ein einziger Rohrschieber benötigt
wird. Hierdurch ist eine sehr einfache Steuerung und Regelung schnell laufender
Kolbenverdichter erzielt.
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Bei Brennkraftmaschinen haben bereits Rohrschieber zur Steuerung des
Ein- und Auslasses Verwendung gefunden, die von einem Nocken betätigt sind und unter
der Wirkung einer Gegenfeder stehen. Soll bei Brennkraftmaschinen der Verdichtungsgrad
des angesaugten Brennstoffgemisches veränderlich sein, so kann man sich eines Rohrschiebers
nicht mehr bedienen, sondern muß dann ein kolbenartiges Steuerorgan verwenden, welches
in Verbindung mit dem Arbeitskolben der -Maschine den Verdichtungsraum bildet. Dabei
wurde der Kolbenschieber unmittelbar durch Nocken gesteuert, die unter der Wirkung
einer Rückholfeder stehen und auf einer Welle längs verschiebbar angeordnet sind.
Dementgegen wird durch die Längsverschiebung der Nocken bei der Steuerung nach der
Erfindung in neuartiger Weise eine Regelung der Fördermenge erreicht.
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In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausführung der Erfindung
dargestellt, und zwar zeigt Fig. i den Kopfteil eines Verdichterzylinders mit dem
Rohrschieber in Einlaßstellung, Fig.2 denselben in Verdichtungsstellung, Fig.3 denselben
in Auslaßstellung, Fig. 4 eine Seitenansicht des Kopfes mit darauf angeordneter
abgestufter Nockenwelle, Fig. 5 die vergrößerte Darstellung der abgestuften Nockenwelle
selbst, Fig. 6 einen Querschnitt A-B gemäß Fig. 5 durch den das Ventil bei Vollast
steuernde Nockenteil, Fig. 7 das Vollastdiagramm des Verdichters, dessen Rohrschieber
durch den Nocken nach Fig. 6 gesteuert ist, Fig. 8 einen Schnitt C-D nach Fig. 5
für den Nockenteil, der den Rohrschieber bei Teillast des Verdichters steuert, Fig.
9 das sich damit ergebende Diagramm des Verdichters, Fig. 1o einen Querschnitt E-F
nach Fig. 5 für den Leerlauf des Verdichters, Fig. i i das Leerlaufdiagramm des
Verdichters selbst.
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In dem Zylinder i des Verdichters bewegt sich in bekannter Weise ein
Kolben 2. Den Kopf des Zylinders bildet ein Gehäuse 3, in welchem zentral eine Bohrung.i
vorgesehen ist, in der der Rohrschieber 5 längs verschieblich eingepaßt ist. In,
einem Lager 6, das in geeigneter Weise mit dem Gehäuse 3 verbunden ist, verschiebt
sich ein Ventilstößel 7, des, sen unteres Ende über radiale Stege 8 mit dem Rohrschieber
fest verbunden ist. Das obere Ende des Venti.lstößel.s trägt einen plattenartigen
Kopf g. Zwischen dein Kopf 9 und dem Lager 6 ist eine Wendeldruckfeder io eingebaut,
die das Bestreben hat, den Ventilstößel und damit den Rohrschieber stets nach oben
zu drücken. Auf den Kopf 9 des Ventilstößels wirkt entgegen, dem Druck der Feder
io ein Nocken i i, der entweder über geeignete Verbindungsorgane von der Kurbelwelle
des Verdichters angetrieben ist, oder durch eine eigene, auf den Arbeitsimpuls des
Verdichters abgestimmte Antriebsvorrichtung bewegt werden kann. Der Innenraum des
Gehäuses 3 wird durch zwei schräge Trennwände 12 und 13 in zwei Kammern i.i und
15 unterteilt. Davon ist die Kammer 14 mit dem Einlaß und die Kammer 15 mit dem
Auslaß verbunden. Der die Führung für den Rohrschieber 5 bildende Teil des Gehäuses
3 besitzt auf seinem Umfang Schlitze 16, die von der Gleitbahn des Rohrschiebers
ausgehend in den Einlaßraum 14 münden, während der im Bereiche des Auslaßraumes
liegende Führungsteil des Gehäuses 3 ebensolche Schlitze 17 aufweist. Der Rohrschieber
5 besitzt im Bereiche der Schlitze 16 die gleichen Schlitze 18 und im Bereiche der
Schlitze 17 die Schlitze ig.
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Wie aus der Fig. 4. zu entnehmen ist, trägt die dort dargestellte
Nockenwelle 2o einen Nocken, der drei Stufen 21, 22 und 23 aufweist. Der Nocken
ist in der Fig.5 vergrößert dargestellt. Man kann aber, wie die gestrichelte Linie
in der Fig. 5 andeutet, den Nocken. auch konisch, also ohne Abstufungen, verlaufen
lassen. Die Nockenwelle 20 läuft in Lagern 24 und 25 um. Auf dem Zapfen 26 der Nockenwelle
ist eine Antriebsscheibe oder ein sonstiges für die Übertragung von Drehungen gebräuchliches
Element befestigt, welches entweder mit der Kurbelwelle des Kompressors oder einem
eigenen Antriebsmechanismus, der auf den Arbeitsimpuls des Verdichters abgestimmt
sein muß, gekuppelt ist. Außerdem ist die Nockenwelle 2o in den Lagern 24. und 25
längs verschieblich. Im vorliegenden Fall besitzt sie an dem der Antriebsseite gegenüberliegenden
Ende eine Stange 27 von kreisrundem Querschnitt, in der Rillen mit entsprechendem
Zahnradprofil vorgesehen sind, die mit einem Zahnrad 28 im Eingriff stehen. Durch
Drehen des Zahnrades 28 würde man die Stange 27 und damit die Nockenwelle 20 in
der Längsachse verschieben. An Stelle dieser Einrichtung kann auch jede andere
treten,
welche geeignet wäre, die Nockenwelle in der bezeichneten: Weise zu bewegen.
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Die Fig.6 zeigt einen Querschnitt durch den Nocken 2#i gemäß Fig.5,
der füridieSteuerung des Rohrschiebers in Frage käme, wenn der Verdichter vollbelastet
arbeiten soll. Die einzelnen Steuerabschnitte des Nockens sind in der Zeichnung
entsprechend bezeichnet. Der Nocken 22, den die Fig. 8 im Querschnitt zeigt, käme
für die Steuerung des Rohrschiebers in Frage, wenn der Verdichter nur teilbelastet
arbeiten soll. Man erkennt hier aus den bezeichneten Steuerabschnitten deutlich,
daß der Umfangsteil des Nockens für den Einlaß auf Kosten des Verdichtungsabschnittes
wesentlich vergrößert ist. Soll der Verdfiichter leer laufen, so erhält der Nocken
23, wie die Fig. io erkennen läßt,.eine kreisrunde Form, d. h. der Rohrschieber
würde in dieser Betriebsphase stillstehen. In der Fig. 7 wird das Druckdiagramm
des Verdichters gezeigt, welches dann erreicht wird, wenn der Nocken 21 den Rohrschieber
steuert. In diesem Fall würde der Verdichter voll belastet sein. Nach Fig.9 läßt
das Diagramm des Verdichters erkennen, daß, da die Einlaßzeit wesentlich vergrößert
ist, die Verdichtung erst später eintritt und damit auch die Liefermenge des Verdichters
sich verringert. In der Fig. i i ist das Diagramm des Verdichters gezeigt, wenn
dessen Rohrschieber mit dem Nocken 23 gesteuert ist, d. h. es tritt hier überhaupt
keine Verdichtung ein. In Fig. 9 und i i sind zum Vergleich die Vollastdiagramme
gemäß Fig. 7 in gestrichelten Linien angedeutet.
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Die in ihren Einzelheiten vorstehend beschriebene Steuerung wirkt
wie folgt: Nach der Fig. i hat der Verdichterkolben 2 seine höchste Stellung erreicht
und setzt zum Saughub an. Zu diesem Zweck bewegt er sich in der angegebenen Pfeilrichtung
abwärts. Während des; Suughubsbefinden sich die Sehlitze 18 im Rohrschieber mit,
den Schlitzen 16 dies Einlaßraumes 14 in Deckung, und die Luft kann ungehindert,
ohne Widerstände überwinden zu müssen, einströmen. Hat der Kolben 2 seine tiefste
Stellung erreicht und setzt zum Verdichtungshub an, so bewegt er sich, wie die Fig.
2 zeigt, in Pfeilrichtung aufwärts, und der Rohrschieber ist durch den Ansatz des,
Nockens i i um so, viel abwärts geschoben, daß sowohl die Schlitze 16 im Einlaßraum
als auch die Schlitze 17 im Auslaßraum von dem Rohrschieber verdeckt sind. Hat der
Kolben nahe seinem oberen Totpunkt die den gewünschten Verdichtungsdruck bestimmende
Stellung erreicht, so wird durch den Nocken i i der Rohrschieber um ein weiteres
Stück abwärts bewegt, so daß seine Schlitze ig mit den Schlitzen 17 des Ausl;aßraumes
zur Deckung kommen und die verdichtete Luft austreten kann. Das Spiel wiederholt
sich nun. in der vorb°zeichneten Weise.
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Ist beabsichtigt, die Liefermenge des Verdichters zu regeln, so würde
der Nocken die in den Fig: 5, 6, 8 und io dargestellte Form erhalten. Die hier aneinandergereihten
\Tocken 21, 22 und 23 bestehen. zweckmäßig aus einem Stück und sind durch schräge
Gleitflächen miteinander verbunden. Würde man den Nocken, wie die gestrichelte Linie
in Flig. 5 .andeutet, ohne Absatz, also konisch verlaufen lassen und wollte damit
eine Mengenregelung erreichen, so müßte der die Verdichtungsstellung bestimmende
Teil sich zum verjüngtem. Ende hin verkleinern, wie dies aus den einzelnen Querschnitten
in den Fig. 6, 8 und io ersichtlich ist.